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– Pesquisadores da TU Graz descobriram uma maneira de converter a substância aromática vanilina em um eletrólito ativo redox para baterias líquidas. A tecnologia é um passo importante para o armazenamento de energia ecologicamente sustentável.
Cortesia de TU Graz por Christoph Pelzl: “É inovador no campo da tecnologia de armazenamento de energia sustentável“, disse Stefan Spirk do Instituto de Bioprodutos e Tecnologia de Papel da Universidade de Tecnologia de Graz. Ele e sua equipe tiveram sucesso em tornar as baterias de fluxo redox mais ecologicamente corretas, substituindo seu elemento central, o eletrólito líquido, que é composto principalmente de metais pesados ecologicamente prejudiciais ou terras raras – com vanilina, um ingrediente importante dos croissants de baunilha austríacos.
Armazenamento de energia sustentável
A vanilina, um composto aromatizante comumente usado, é um dos poucos produtos químicos finos produzidos a partir da lignina. Equipes de pesquisa e empresas internacionais já provaram que a lignina é potencialmente adequada como matéria-prima para a produção de eletrólitos.
Spirk e sua equipe vão um passo além: “Refinamos a lignina em vanilina em um material redox ativo usando química suave e verde sem o uso de catalisadores de metal tóxicos e caros, para que possa ser usado em baterias de fluxo.” O processo funciona à temperatura ambiente e pode ser implementado com produtos químicos domésticos comuns. A vanilina também está presente em grandes quantidades. “Por um lado, podemos comprá-lo de forma bastante convencional. Se você quiser, pode comprá-lo até no supermercado, mas, por outro lado, também podemos usar uma reação simples para separá-lo da lignina, que por sua vez é produzida em grandes quantidades como produto residual na produção de papel. “
Patenteamento e comercialização
O processo de separação e refino foi patenteado e os resultados dos testes bem-sucedidos foram publicados na revista “Angewandte Chemie“. Agora os pesquisadores querem comercializar a tecnologia, principalmente porque o processo é altamente escalonável e adequado para produção contínua. Spirk explica: “O plano é conectar nossa fábrica a uma fábrica de celulose e isolar a vanilina da lignina que sobra como resíduo.
Tudo o que não for necessário pode, subsequentemente, voltar ao ciclo regular e ser usado energeticamente como de costume. Estamos em negociações concretas com a Mondi AG, fabricante líder global de produtos à base de papel, que está demonstrando grande interesse na tecnologia. “
Para a implementação final, a tecnologia deve ser testada em operação real. A empresa agora está procurando empresas de fornecimento de energia que possam integrar a tecnologia de fluxo redox da start-up em sua infraestrutura e, assim, aliviar a carga da rede.
Spirk está convencido de seu sucesso futuro porque: “Podemos manter a cadeia de valor que vai desde a aquisição de matérias-primas e componentes à geração de eletricidade em uma base regional, permitir capacidades de armazenamento de até 800 centenas de MWhmegawatt / hora, aliviar a tensão na rede elétrica e dar uma contribuição importante para a revolução de armazenamento de energia verde. “
Bateria líquida como peça do quebra-cabeça para a revolução energética
A tecnologia de fluxo redox é uma peça importante do quebra-cabeça para a expansão das energias renováveis, como a eólica e a solar, pois é caracterizada pelo armazenamento de grandes quantidades de energia e, portanto, pode amortecer picos de tensão na rede elétrica.
As baterias também são adequadas como armazenamento de backup para aplicações estacionárias, como usinas de energia, hospitais, sistemas de telefonia móvel ou estações de abastecimento eletrônico. As baterias de fluxo Redox são mais facilmente escaláveis, menos tóxicas, mais recicláveis e à prova de fogo do que as baterias de íon de lítio. Outras vantagens importantes são sua alta expectativa de vida e baixa autodescarga.
Ref: Angewandte Chemie International Edition. 2 ‐ Methoxyhydroquinone from Vanillin for Aqueous Redox ‐ Flow Batteries. Werner Schlemmer, Philipp Nothdurft, Alina Petzold, Philipp Frühwirt, Max Schmallegger, Gisbert Riess, Georg Gescheidt-Demner, Roland Fischer, Stefan A Freunberger, Wolfgang Kern, Stefan Spirk; DOI: 10.1002 / anie.202008253
Este trabalho de pesquisa está ancorado nos Campos de Especialização “Sistemas sustentáveis” e “Ciência dos materiais avançados”, dois dos cinco focos de pesquisa estratégica da Graz University of Technology.
Sobre o projeto: O trabalho fez parte do projeto de investigação “Lignobatt – Lignin in Redox-Flow Batteries”, que foi financiado pelo Climate and Energy Fund e realizado no âmbito do “Energy Research Program 2016 – Emerging Technologies” do Instituto Austríaco de Promoção da Investigação Agência FFG. Os parceiros do projeto na Graz University of Technology foram o Instituto de Bioprodutos e Tecnologia do Papel, o Instituto de Química e Tecnologia de Materiais e o Instituto de Química Física e Teórica. A equipe recebeu suporte externo do Departamento de Ciência de Materiais e Teste de Polímeros na Montanuniversität Leoben e da empresa Mondi.
Contato:
Assoc. Prof. Dr. Stefan SPIRK stefan.spirk@tugraz.at
www.cell-rocks.com/contact Telefone: +43 316 873 30763
TU Graz | Instituto de Bioprodutos e Tecnologia do Papel
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